Storage Space in Windows 10: performance result

Storage Space in Windows 10: performance result

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How to Create a Storage Space

這一篇文章就不贅述如何建立 Storage Space 的流程,以及四種類型的差異,有需要了解細節的朋友,可以參考這一篇文章: 建立儲存空間( Storage Space )的流程

為什麼要用 Storage Space

不論是 Windows 10 或 Windows Server 的作業系統,都提供儲存空間 ( Storage Space ) 的功能可以使用。最大的差別在於:

  • Windows 10: support “NTFS” foramt only
  • Windows Server: support “NTFS”  and “ReFS” foramts

但是,這個差異對大部分的使用者而言,應該算是無感的差異吧?!

那麼還有什麼原因要考慮建立儲存空間嗎? 對我而言,原因就是【免費】+【容易設定】! 當然,有些人會說這個功能缺點多啦,因為:

  • 占用 CPU 資源
  • 讀寫速度沒有 Hardware RAID card 快

但是,對於一般使用者而言,假使看到 PChome 網站上面販賣的 Adaptec 8805 8-port RAID crad 價錢後,真的會掏出 NTD$ 27,600 裝在自己的電腦上面嗎?

再者,一張 Hardware RAID card 的功耗大概在 10W ~ 20W之間(參考 Microsemi 範例),即使電腦在閒置狀態下,還是要消耗這麼多的電源。但是, Storage Space 只有在資料讀寫的時候,才會增加額外的 CPU 使用率。

最後一點就是手上有數顆多餘的正常 HDD ( 500GB、640GB、1000GB),使用儲存空間-簡單 ( Simple ) 的選項,組合起來成為 2TB 的大空間,拿來儲存監視器的錄影檔,還真的蠻方便的。

Storage Space 的讀寫效能會變好還是變差

在網路上,可以找到很多介紹 Hardware RAID 或 Storage Space 的文章,當然也可以看到這些類型的優缺點。但是,卻很少看到這些類型的讀寫效能,會比單顆 SSD / HDD 的讀寫效能好或壞的文章。

這一篇文章,就針對 4 種 Storage Space types ,做不同 Data size, Queue depth, SSD count 的讀寫效能比較。

  • Hardware RAID types :
    • RAID 0
    • RAID 1
    • RAID 5
  • Storage Space types:
    • Simple
    • Two-way mirror
    • Three-way mirror
    • Parity
02_ Storage Space vs Hardware RAID types_800x393
Hard RAID v.s. Storage Space(儲存空間)

1、Single SSD Performance

1-1、測試 Storage Space 的動機

在這篇文章中,純粹是好奇不同類型的Storage Space,彼此之間讀寫速度的相對比較。有了明確的數據後,就可以依照自己的需求,選擇最適當的類型來使用。

而不是單單只考慮【資料安全性】來做選擇,或者是依照理論來判斷哪個類型的效能比較好。相信有部分的人會跟我一樣,也想將所謂的【效能好】量化成數字,這樣子不是比較有感覺嗎?所以,就拿手邊的 SSD 來做測試,重點放在:

不同類型的儲存空間,彼此之間讀寫速度的差異。至於測試結果的數字,並不代表這些類型的最佳效能。畢竟,這是一篇非專業的測試文^_^…。但是,卻可以看到測試後,將數據量化後的效能比較。

1-2、測試條件

Test background:

  • Operating System:
    • Windows 10 Professional 64-bit
  • CPU:
  • RAM:
    • Micron Crucial DDR4-3200 16G*2
  • Motherboard:
  • Storage:
    • Micron Crucial CT240BX500SSD1 x 2
    • Kingston SSDNow A400 120GB x 4
  • Test tool:
    • IOmeter
    • Outstanding I/Os: 1 ~ 32
    • Data size: 512Byte, 4KByte, 16KByte, 32KByte, 64KByte, 256KByte, 512KByte, 1024KByte
    • Test pattern:
      • Sequential
        • Read, Write
      • Random
        • Read, Write
    • Test duration: 5 minutes
    • Idle interval: 10 seconds for each run

1-3、SSD BX500、A400 Performance Results

因為這次實驗中,Kingston SSDNow A400 120GB 有4顆,而 Micron Crucial CT240BX500SSD1 只有 2顆。所以先對這兩款 SSD 做一下測試,心裡有個底之後,才不會被接下來的 4 種Storage Space類型的測試數據,搞得很亂而無法做結論。

03_ Sequence Read QD 1 BX500 vs A400
Sequence Read QD=1, BX500 vs A400 (上圖)
04_ Sequence Read QD 32 BX500 vs A400
Sequence Read QD=32, BX500 vs A400 (上圖)
05_ Sequence Write QD 1 BX500 vs A400
Sequence Write QD=1, BX500 vs A400 (上圖)
06_ Sequence Write QD 32 BX500 vs A400
Sequence Write QD=32, BX500 vs A400 (上圖)
07_ Random Read QD 1 BX500 vs A400
Random Read QD=1, BX500 vs A400 (上圖)
08_ Random Read QD 32 BX500 vs A400
Random Read QD=32, BX500 vs A400 (上圖)
09_ Random Write QD 1 BX500 vs A400
Random Write QD=1, BX500 vs A400 (上圖)
10_ Random Write QD 32 BX500 vs A400
Random Write QD=32, BX500 vs A400 (上圖)

2、三種 Storage Space 類型的效能數據

2-1、由 4 顆 Kingston A400 組成 Simple, Two-Way Mirror and Parity

因為 Three-Way Mirror 最少需要 5 顆硬碟才能建立,所以就先看 Simple、Two-Way Mirror、Parity ,這 3 種類型的測試數據了。

  • Simple: 使用 2 顆 Kingston A400 SSD
  • Two-Way Mirror: 使用 2 顆 Kingston A400 SSD
  • Parity: 使用 4 顆 Kingston A400 SSD
19_ Storage Space Simple Two Way Mirror Parity test condition 800x141
3 種類型的比較 (上圖)
11_ Sequential Read QD 1 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Sequential Read QD=1, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)
12_ Sequential Read QD 32 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Sequential Read QD=32, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)
13_ Sequential Write QD 1 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Sequential Write QD=1, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)
14_ Sequential Write QD 32 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Sequential Write QD=32, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)
15_ Random Read QD 1 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Random Read QD=1, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)
16_ Random Read QD 32 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Random Read QD=32, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)
17_ Random Write QD 1 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Random Write QD=1, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)
18_ Random Write QD 32 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Random Write QD=32, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)

2-2、Simple 的優點在哪裡?

從上面的測試結果看起來,不論是 Sequential Write or Random Write,表現並不會比Two-Way Mirror & Parity 差!尤其是在 Data Size 不是很大的情況下,這種優勢特別明顯。

2-3、Two-Way Mirror 的優點在哪裡?

不論是 Sequential Read / Write or Random Read / Write,看不出來在哪種情況下,效能會比 Simple or Parity 好。假使跟 Section 1-3 的單顆 SSD 效能相比的話,也是比較差。所以, Two-Way Mirror 的優勢真的不在效能,反而是在極佳的【資料安全保護性】這一點上面。

2-4、Parity 的優點在哪裡?

不確定是不是 SSD 顆數較多的關係,看起來在 Sequential Read / Random Read 的效能真的比較好,尤其是 Data Size 比較大的情況下。但是這一點優點就先保留一下,下一個章節會看到不同顆數 SSD 的數據,到時候再來下結論比較客觀。

3、硬碟顆數對不同 Storage Space 類型的效能影響

3-1、硬碟顆數變多,效能會變多好呢

在這一個章節,一次看完全部Storage Space類型效能的比較。根據自己的需求,在【資料安全保護】與【效能】之間的拿捏,希望可以選擇最適合的儲存空間類型。

  • Simple: 使用 4 顆 Kingston A400 SSD
  • Two-Way Mirror: 使用 4 顆 Kingston A400 SSD
  • Three-Way Mirror: 使用 4 顆 Kingston A400 + 2 顆 Micron Crucial BX500
  • Parity: 使用 4 顆 Kingston A400 SSD
20_ Storage Space Simple Two Way Mirror three way mirror Parity test condition
4 種類型的比較 (上圖)
21_ 儲存空間 Sequential Read QD=1 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Sequential Read QD=1, Multiple drives comparison (上圖)
22_ 儲存空間 Sequential Read QD=32 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Sequential Read QD=32, Multiple drives comparison (上圖)
23_ 儲存空間 Sequential Write QD=1 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Sequential Write QD=1, Multiple drives comparison (上圖)
24_ 儲存空間 Sequential Write QD=32 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Sequential Write QD=32, Multiple drives comparison (上圖)
25_ 儲存空間 Random Read QD=1 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Random Read QD=1, Multiple drives comparison (上圖)
26_ 儲存空間 Random Read QD=32 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Random Read QD=32, Multiple drives comparison (上圖)
27_ 儲存空間 Random Write QD=1 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Random Write QD=1, Multiple drives comparison (上圖)
28_ 儲存空間 Random Write QD=32 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Random Write QD=32, Multiple drives comparison (上圖)

3-2、相同硬碟數量下,Parity 的優點

比較 section 2-1 的數據,可以明顯看到在相同硬碟數量下,Parity Sequential Read / Random Read 效能比 Simple & Mirror 好的狀況,只剩下:

  • 高 QD
  • 大 Data Size

3-3、讀寫效能的確與硬碟數量呈正相關

可以對照 section 2-1 與 3-1 的數據,不論是哪一種儲存空間的類型,硬碟數量越多,讀寫效能的確越好。

4、Storage Space in Windows 10 的結論

4-1、使用儲存空間的限制

既然儲存空間是 Windows 10 提供的功能,所以當電腦沒有進入Windows 10桌面的話,是看不到也無法使用儲存空間。

假設你習慣用 Macrium Reflect ,把 Windows 10 作業系統備份成檔案(image),又放在儲存空間的話,改天當你要利用 Macrium Reflect 進行還原,就會發現在 Macrium Reflect 的開機系統中,是看不到儲存空間的,更不用找 image 在哪裡。

4-2、一般文書、小資族改選哪一種類型呢

打開電腦看了一下日常工作的檔案大小後,大部分都介於20KB – 數百KB之間;至於軟體或影音檔案就不用提了,從數MB到數百MB都有可能。這也就是為什麼 3 年前買的筆電 Acer E5-575G,把光碟機改裝成第 2 顆硬碟後,建立 Simple 類型使用到現在的原因。因為硬碟容量不會打折,而且讀寫效能也不會差的離譜。(參考 section 2-1 的結果)至於資料備份的問題,就定期同步到雲端就解決了。

不過家用電腦的話,我是使用 Two-Way Mirror,畢竟主機板的 SATA port 比較多,3.5吋的硬碟容量也大,所以即使硬碟容量使用率只有50%,對我的使用情境也不會造成影響。不過,也意外發現了 Two-Way Mirror 除了擁有【資料安全保護】的優點外,在讀寫效能方面好像也是名列前茅的類型。(參考 section 3-1 的結果)


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